人間の髪のケラチンの凍結化

ヒト毛のケラチン（HHK）は、おそらくロイシン - アスパルギクス - バライン細胞の接着とシグナル伝達モチーフの存在により、生体適合性と細胞応答を調節する可能性があることで知られています。HHKのシステイン残基の豊富さとともに、3D HHK足場は、自発的なジスルフィド架橋と非共有相互作用に基づく凍結化によって製造されます。ここでは、凍結化中のHHK自己組織化の分子メカニズムが尋問され、結果として得られる足場の特性に対する凍結化パラメーターの影響が研究されています。連続した凍結融解サイクルにより、HHKクリオゲルの貯蔵弾性率（G '）は、凍結融解サイクル3（FT3）での116.4 PAから凍結融解サイクル10（FT10）の1908.7 PAに大幅に改善されます。一方、HHKサンプルの完全なチオールキャッピングは、部分的またはキャップされていないHHKサンプルと比較して、クリオゲル形成を有意に阻害し、凍結発生におけるジスルフィド安定化の支配的な役割を示唆することがわかっています。最後に、HHKスポンジの一軸圧縮試験は、0から10までのFTサイクリングがスポンジの圧縮弾性率を約12倍改善できることを示しています。これらの発見は、HHKクリオゲルのマクロスケール特性が、凍結誘orの物理的パラメーターによって便利に調節される可能性があり、ジスルフィド結合がHHKクリオゲルの主要な安定化力であることを示しています。

Human hair keratins (HHK) are known for their biocompatibility and potential to regulate cell response, possibly due to the presence of the leucine-aspartic-valine cell adhesion and signaling motifs. Together with the abundance of cysteine residues in HHK, 3D HHK scaffolds are fabricated through cryogelation based on spontaneous disulfide crosslinks and noncovalent interactions. Herein, the molecular mechanism of HHK self-assembly during cryogelation is interrogated and the influence of cryogelation parameters on the properties of the resultant scaffolds is studied. With successive freeze-thaw cycles, the storage modulus (G') of HHK cryogels substantially improves from 116.4 Pa at freeze-thaw cycle 3 (FT3) to 1908.7 Pa at freeze-thaw cycle 10 (FT10). Meanwhile, it is found that complete thiol-capping of HHK samples significantly inhibits cryogel formation as compared to partially or uncapped HHK samples, suggesting the dominant role of disulfide stabilization in cryogelation. Finally, uniaxial compression tests on HHK sponges demonstrate that FT cycling, from 0 to 10, is able to improve the compression modulus of sponges by ≈12-folds. These findings show that macroscale properties of HHK cryogels can be conveniently modulated by physical parameters of cryogelation and that disulfide bonding is the main stabilizing force in HHK cryogels.